本發(fā)明專利技術(shù)提供永磁同步電機初始定位方法，包括步驟：增設(shè)旋轉(zhuǎn)變壓器、旋變-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊和電平轉(zhuǎn)換模塊，旋轉(zhuǎn)變壓器的定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組分別固定在永磁同步電機的定子和轉(zhuǎn)子上；定子繞組包括初級繞組和次級繞組，旋變-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊給初級繞組提供勵磁信號，并將次級繞組輸出的包絡(luò)線信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻^對角度信號；旋變-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊通過電平轉(zhuǎn)換模塊與系統(tǒng)主處理器通信；系統(tǒng)首次上電，轉(zhuǎn)子停在0角度位置，主處理器獲得電機初始角A0；繼而永磁同步電機閉環(huán)矢量運行，主處理器獲得電機絕對角Ax，永磁同步電機的轉(zhuǎn)子位置角θ=Ax-A0；系統(tǒng)每次斷電，將當(dāng)前的轉(zhuǎn)子位置角進行存儲，再次上電時作為電機初始角。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及變頻調(diào)速系統(tǒng)，具體為基于旋轉(zhuǎn)變壓器的。
技術(shù)介紹
對永磁同步電機進行伺服控制時，控制器控制定子三相電流合成磁場的矢量方向。為了有效控制定子磁場矢量，需要對轉(zhuǎn)子位置進行精確測量。通常經(jīng)濟有效的方法是: 在電機轉(zhuǎn)子上安裝增量式編碼器，用編碼器輸出脈沖數(shù)量來表征轉(zhuǎn)子位置變化。該方法中， 控制器需要先得知轉(zhuǎn)子的初始位置，再根據(jù)編碼器送來的AB脈沖才能確定轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向和已轉(zhuǎn)過的角度。在系統(tǒng)首次上電時，電機轉(zhuǎn)子的絕對位置是不確定的。因此只能讓電機先轉(zhuǎn)起來，當(dāng)檢測到Z信號時，才能給電機轉(zhuǎn)子位置準確定位，進行矢量控制。這種方法的弊端是控制器每次重新上電時都要對電機轉(zhuǎn)子初始位置進行辯識。而且每次辯識初始角時，電機可能要轉(zhuǎn)過360。才能尋找到零點，對電機準確定位。在某些場合，如電動汽車上是不允許這么做的。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是提供一種，能夠避免每次上電都要重新辨識初始角的麻煩。本專利技術(shù)為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為， 其特征在于它包括以下步驟增設(shè)旋轉(zhuǎn)變壓器、旋變-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊和電平轉(zhuǎn)換模塊，其中旋轉(zhuǎn)變壓器包括定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組，分別固定在永磁同步電機的定子和轉(zhuǎn)子上；定子繞組包括初級繞組和次級繞組，旋變-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊通過差分放大器給初級繞組提供勵磁信號，并將次級繞組輸出的包絡(luò)線信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻^對角度信號；旋變-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊通過電平轉(zhuǎn)換模塊與系統(tǒng)主處理器通信傳輸絕對角度信號；當(dāng)系統(tǒng)首次上電時，使得轉(zhuǎn)子停在O角度位置，系統(tǒng)主處理器獲得的絕對角度信號即為電機初始角Atl，并進行存儲； 繼而使得永磁同步電機閉環(huán)矢量運行，系統(tǒng)主處理器獲得的絕對角度信號即為電機絕對角Ax，永磁同步電機的轉(zhuǎn)子位置角Θ =Ax-A0 ；系統(tǒng)每次斷電時，將當(dāng)前的轉(zhuǎn)子位置角進行存儲，再次上電時作為電機初始角用于計算轉(zhuǎn)子位置角。按上述方案，獲得電機初始角A0時，利用直流制動的方法使轉(zhuǎn)子停到與A相軸線重合的位置，即O角度位置。按上述方案，安裝好旋轉(zhuǎn)變壓器、旋變-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊和電平轉(zhuǎn)換模塊后，使得電機在VF控制模式下運轉(zhuǎn)，并記錄獲得的絕對角度信號，若絕對角度信號平滑連續(xù)，則表明該信號有效。本專利技術(shù)的工作原理為當(dāng)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子隨電機同步旋轉(zhuǎn)時，在初級勵磁繞組上外加交流勵磁電壓，次極輸出繞組中便會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，大小為勵磁與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角正余弦的乘積。設(shè)i力旋轉(zhuǎn)變壓器定子側(cè)繞組軸線與電機定子A相軸線的交角，旋轉(zhuǎn)變壓器定子安裝到電機端蓋上后，A即被固定；設(shè)％為旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子側(cè)繞組軸線與電機轉(zhuǎn)子V軸的交角，當(dāng)旋轉(zhuǎn)變 壓器轉(zhuǎn)子安裝到電機轉(zhuǎn)子軸上后，^即被固定；設(shè)6為電機定子A相軸線與電機轉(zhuǎn)子d軸的交角，即電機位置角 人為旋轉(zhuǎn)變壓器定子軸線與旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子軸線的交角，即絕對角度，可以通過旋變-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器得到，并由系統(tǒng)主處理器獲得。可以看到，電機位置角可以表示為4 = 4-( + ),由于A可以通過旋變-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊得到，為了能求出電機位置角P還需要測出( + )的值。為此，只要在電機位置角5 = 0時，通過旋變-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊得到此時的絕對角度即可。本專利技術(shù)的有益效果為I、本專利技術(shù)將旋轉(zhuǎn)變壓器的特性運用到電機上，使得電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度與旋轉(zhuǎn)變壓器同步，通過獲得旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)角度來得知電機轉(zhuǎn)子的位置角，并且在每次斷電時將當(dāng)前位置角保存，用于下一次位置角的計算，因此僅需在首次上電時需要計算初始角，從而避免了每次上電都要重新辨識初始角的麻煩。2、在獲得電機初始角Atl時利用直流制動的方法，直接利用軟件反推出控制電壓， 無需增加其它硬件設(shè)備。3、通過在VF控制模式對絕對角度信號進行檢測，以保證各硬件是否連接正確、解碼是否成功。4、本方法涉及的硬件結(jié)構(gòu)簡單、常規(guī)，可在原有的系統(tǒng)中進行改進，操作方便。附圖說明圖1為旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理圖。圖2為旋變-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊外圍功能電路圖。圖3為旋變-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊與DSP的接線圖。圖4為電機轉(zhuǎn)子位置角與絕對角度的關(guān)系圖。圖5為直流制動構(gòu)架圖。具體實施方式圖1為旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理圖，旋轉(zhuǎn)變壓器的初級勵磁繞組(R1-R2)和二相正交的次極感應(yīng)繞組(S1-S3S第一次級感應(yīng)繞組，S2-S4為第二次級感應(yīng)繞組)同在定子側(cè)。轉(zhuǎn)子側(cè)則是與初級繞組和次極繞組磁通耦合的繞組線圈。當(dāng)旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子隨電機同步旋轉(zhuǎn)時，在初級勵磁繞組上外加交流勵磁電壓，次極輸出繞組中便會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，大小為勵磁與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角正余弦的乘積。旋轉(zhuǎn)變壓器輸入輸出關(guān)系如下eR1-Rz = E0SinWt(1)，Es.-s, = kERi_R；sin8(2)，E5l-S4 = IcEr1-H2 cos0⑶，式中E0 -勵磁最大幅值；EA-h -初級勵磁繞組勵磁電壓-勵磁角頻率；bS1-S1-第一次級感應(yīng)繞組勵磁電壓；-第二次級感應(yīng)繞組勵磁電壓；k_旋轉(zhuǎn)變壓器變比汩-轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度，即轉(zhuǎn)子的位置角。，包括以下步驟一、增設(shè)旋轉(zhuǎn)變壓器、旋變-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊和電平轉(zhuǎn)換模塊，其中旋轉(zhuǎn)變壓器包括定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組，分別固定在永磁同步電機的定子和轉(zhuǎn)子上；定子繞組包括初級繞組和次級繞組，旋變-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊通過差分放大器給初級繞組提供勵磁信號，并將次級繞組輸出的包絡(luò)線信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻^對角度信號，其電路圖如圖2所示；旋變-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊通過電平轉(zhuǎn)換模塊與系統(tǒng)主處理器通信傳輸絕對角度信號，其電路圖如圖3所示。本實施例中，選用的旋變-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊為AD2S1200芯片，其主要工作特性和參數(shù)是(I) 5V單電源供電；(2)輸出12位絕對位置信息和帶符號位的11位速度信息；(3) 具有串行通信接口和并行通信借口 ；(4)勵磁頻率為10ΚΗΖ，12ΚΗΖ，15ΚΗΖ，20ΚΗΖ可編程。 本系統(tǒng)采用ISE70-30D08型旋轉(zhuǎn)變壓器，它所需的激磁電壓為3-7V(有效值)。初次級電壓比為O. 286，而AD2S1200輸出的勵磁信號峰-峰值為8. 2V，接收的正余弦信號峰-峰值為 (3. 6± 10%)V，所以勵磁電壓信號從圖2所示AD2S1200的EXC+和EXC-輸出，經(jīng)過差分放大器后電壓峰-峰值變?yōu)?. 2*1. 575=12. 9V，該電壓作為旋轉(zhuǎn)變壓器的初級勵磁電壓，次極輸出電壓的峰-峰值為Upp=12. 9*0. 286=3. 69V。旋轉(zhuǎn)變壓器次極輸出信號％ , , 和％ 經(jīng)濾波電路后直接進入AD2S1200的SIN，SINL0，C0S，COSLO四個管腳。功能電路圖如圖2。 AD2S1200被設(shè)置成串行輸出模式，與系統(tǒng)的主CPU (TMS320F28335)通信。由電平轉(zhuǎn)換芯片 ADG3308BRUZ實現(xiàn)AD2S1200輸出的5V電平到DSP輸入3. 3V電平之間的轉(zhuǎn)換。安裝好旋轉(zhuǎn)變壓器、旋變-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊和電平轉(zhuǎn)換模塊后，使得電機在VF控制模式下運轉(zhuǎn)，并記錄獲得的絕對角度信號，若絕對角度信號平滑連續(xù)，說明此處旋變解碼芯片解碼成功，表明該信號有效。二、當(dāng)系統(tǒng)首次上電時，利用直流制動的方法使得轉(zhuǎn)子停在O角度位置，系統(tǒng)主處理器獲得的絕對角度信號即為電機初始角Atl，并進行存儲；繼而使得永磁同步電機閉環(huán)矢量運行，系統(tǒng)主處理器獲得的絕對角度信號即為電機絕對角Ax，永磁同步電機的轉(zhuǎn)子位置角 Q =Ax-A0。旋轉(zhuǎn)變壓器初始定位的主要目的是獲得在電機位置角為O度時對應(yīng)的編碼器絕對本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
永磁同步電機初始定位方法，其特征在于：它包括以下步驟：增設(shè)旋轉(zhuǎn)變壓器、旋變?數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊和電平轉(zhuǎn)換模塊，其中：旋轉(zhuǎn)變壓器包括定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組，分別固定在永磁同步電機的定子和轉(zhuǎn)子上；定子繞組包括初級繞組和次級繞組，旋變?數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊通過差分放大器給初級繞組提供勵磁信號，并將次級繞組輸出的包絡(luò)線信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻^對角度信號；旋變?數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊通過電平轉(zhuǎn)換模塊與系統(tǒng)主處理器通信傳輸絕對角度信號；當(dāng)系統(tǒng)首次上電時，使得轉(zhuǎn)子停在0角度位置，系統(tǒng)主處理器獲得的絕對角度信號即為電機初始角A0，并進行存儲；繼而使得永磁同步電機閉環(huán)矢量運行，系統(tǒng)主處理器獲得的絕對角度信號即為電機絕對角Ax，永磁同步電機的轉(zhuǎn)子位置角θ=Ax?A0；系統(tǒng)每次斷電時，將當(dāng)前的轉(zhuǎn)子位置角進行存儲，再次上電時作為電機初始角用于計算轉(zhuǎn)子位置角。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐暉，王勝勇，盧家斌，王國強，唐文秀，王傲能，
申請(專利權(quán))人：中冶南方武漢自動化有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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